Розсіяння та реакції передач при взаємодії ядер 6Li, 7Li з ядрами 2H, 14C і 14N
Дослідження диференціальних перерізів пружного розсіяння ядер 6Li і реакцій 6Li(d, 7Li)p i 6Li(d, 7Be), пружного і непружного розсіяння ядер 7Li, 14N і реакції 7Li. Встановлення кластерних властивостей легких ядер, подібності та відмінності їх структур.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 28.07.2014 |
Размер файла | 2,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Національна Академія Наук України
Інститут ядерних досліджень
ПІРНАК Валерій Миколайович
УДК 539.172.17
РОЗСІЯННЯ ТА РЕАКЦІЇ ПЕРЕДАЧ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ ЯДЕР 6Li, 7Li З ЯДРАМИ 2H, 14C і 14N
01.04.16 - фізика ядра, елементарних частинок і високих енергій
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата фізико-математичних наук
Київ - 2004 р.
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Інституті ядерних досліджень НАН України, м. Київ.
Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор РУДЧИК Адам Тихонович, Інститут ядерних досліджень НАН України, завідуючий відділом фізики важких іонів.
Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник СТЕШЕНКО Андрій Йосипович, Інститут теоретичної фізики НАН України, провідний науковий співробітник;
кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник ПАВЛЕНКО Юрій Миколайович Інститут ядерних досліджень НАН України, завідуючий відділом ядерних реакцій.
Провідна організація: Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна.
Захист відбудеться “ 18 ” лютого 2004 року о 1415 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.167.01 при Інституті ядерних досліджень НАН України за адресою: 03680, м. Київ-28, пр. Науки, 47.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту ядерних досліджень НАН України.
Автореферат розісланий “ 16 ” січня 2004 року.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат фізико-математичних наук Осташко В.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
ядро розсіяння реакція пружний
Актуальність теми. Ядерні реакції є одним з основних методів дослідження структури ядер, властивостей ядерних сил та механізмів ядерних процесів. Незважаючи на понад півстолітню інтенсивну діяльність світових ядерних дослідницьких центрів, наші знання про ядерні явища залишаються досить обмеженими як в експериментальному, так і теоретичному відношеннях. Для подальшого розвитку теорії ядра і ядерних процесів необхідні експериментальні дані в значному енергетичному інтервалі для широкої області ядер, включаючи нестабільні протонно- і нейтроннодефіцитні ядра - так звані екзотичні ядра. Такі дані відомі тільки для незначного числа екзотичних ядер. Навіть для значного числа короткоживучих ядер з нормальними нейтронно-протонними відношеннями експериментальні дані або відсутні, або обмежені вузькими енергетичними діапазонами. Тому поповнення баз експериментальних даних ядерних процесів при різних енергіях для широкої області ядер залишається однією з основних актуальних задач ядерної фізики. В даній роботі це зроблено для окремих ядерних процесів за участю ядер 6Li та 7Li.
Крім отримання нових експериментальних даних, актуальним в ядерній фізиці є також комплексне дослідження ядерних процесів, зважаючи на існування тісного зв'язку між структурою ядер, силами ядерної взаємодії, механізмами та взаємозалежністю ядерних процесів (зв'язок каналів реакцій). Цей підхід реалізувався в даній праці при дослідженні одно- і двоступінчастих механізмів реакцій 6Li(d, 6Li)d, 6Li(d, 7Li)p, 6Li(d, 7Be)n і 6Li(d, d)6Li при енергії дейтронів Ed = 50 МеВ [1], пружного і непружного розсіяння 7Li(14N, 14N)7Li та реакцій 7Li(14N, 15N)6Li, 7Li(14N, 7Li)14N, 7Li(14N, 6Li)15N при енергії Елаб.(14N) = 110 МеВ [3], а також реакції перезарядки 14С(6Li,6He)14N при енергії Елаб.(6Li) = 93 МеВ [2]. Дана робота була націлена на дослідження прояву особливостей структури ядер 6Li і 7Li в різноманітних ядерних процесах, отримання нових експериментальних даних для вищевказаних реакцій та комплексний аналіз цих даних в рамках сучасних ядерних моделей.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в Інституті ядерних досліджень НАН України у відповідності з тематичними планами Відділу фізики важких іонів ІЯД НАН України:
1. Багатоступінчасті процеси при зіткненні легких ядер (1996 - 2000 рр.).
2. Дослідження ядерних систем з нестабільними та радіоактивними ядрами (2001 - 2003 рр.).
Mета і задачі дослідження. Метою даної роботи було:
- комплексне експериментальне дослідження ядерних процесів за участю ядер 6Li і 7Li;
- комплексний аналіз всієї сукупності експериментальних даних в рамках методу зв'язаних каналів реакцій (МЗКР) для забезпечення максимально можливої однозначності в параметризації основних характеристик ядер, оптичного потенціалу ядро-ядерної взаємодії та механізмів ядерних процесів;
- встановлення енергетичної залежності параметрів оптичного потенціалу розсіяння ядер 6,7Li + 14N з використанням експериментальних даних пружного розсіяння цих ядер при енергіях Ес.ц.м. = 5,85 - 36,7 МеВ;
- дослідження прояву особливостей структури ядер 6Li і 7Li в різноманітних процесах за їх участю.
Задачами даної роботи було:
- отримання диференціальних перерізів реакцій 6Li(d, 6Li)d, 6Li(d, 7Li)p і 6Li(d, 7Be)n при енергії Еd = 50 МеВ;
- отримання диференціальних перерізів пружного і непружного розсіяння іонів 14N ядрами 7Li та реакцій 7Li(14N,15N)6Li, 7Li(14N,7Li)14N і 7Li(14N,6Li)15N при енергії Елаб.(14N) = 110 МеВ у широкому діапазоні кутів;
- вимірювання диференціальних перерізів реакції перезарядки 14С(6Li,6He)14N при енергії Елаб.(6Li) = 93 МеВ;
- комплексний аналіз отриманої сукупності експериментальних даних в рамках МЗКР та оптичної моделі (ОМ).
Наукова новизна одержаних результатів. В дисертаційній роботі вперше отримано експериментальні дані для диференціальних перерізів
а) реакцій 6Li(d, 6Li)d, 6Li(d, 7Li)p та 6Li(d, 7Be)n при енергії Еd = 50 МеВ;
б) пружного і непружного розсіяння іонів 14N ядрами 7Li та реакції 7Li(14N,15N)6Li при енергії Елаб.(14N) = 110 МеВ;
в) реакції перезарядки 14С(6Li,6He)14N при енергії Елаб.(6Li) = 93 МеВ.
Вперше виконано комплексний аналіз експериментальних даних вищезазначених процесів за МЗКР та встановлено, що
- у реакціях 6Li(d, 6Li)d, 6Li(d, 7Li)p та 6Li(d,7Be)n при енергії Еd = 50 МеВ, крім передачі багатонуклонних кластерів, помітну роль відіграють двоступінчасті передачі нуклонів і кластерів;
- в пружному розсіянні ядер 14N + 7Li при енергії Елаб.(14N) = 110 МеВ на великі кути значний вклад вносить процес реорієнтації ядра 7Li, а реакції одно- і двоступінчастих передач не відіграють помітної ролі;
- в реакції перезарядки 14С(6Li, 6He)14N прямі процеси мезонного обміну важливі тільки у вузькому діапазоні малих кутів, а на кутах с.ц.м. > 30o важливу роль відіграють двоступінчасті передачі нуклонів.
Практичне значення одержаних результатів. Отримані в даній роботі експериментальні дані для розсіяння та реакцій є експериментальною основою перевірки моделей структури ядра та ядерних реакцій, а також можуть використовуватись в ядерних технологіях.
Особистий внесок здобувача. Автор дисертації відігравав визначальну роль в переважній більшості етапів виконання дослідницьких робіт, які становлять предмет дисертації. Зокрема,
В працях [1, 4, 8], де містяться результати досліджень реакцій 6Li(d, 6Li)d, 6Li(d, 7Li)p та 6Li(d, 7Be)n при енергії Еd = 50 МеВ, дисертант приймав участь в обробці та аналізі енергетичних спектрів, отриманні диференціальних перерізів і теоретичній інтерпретації їх, а також в підготовці праць до друку.
У дослідженні пружного і непружного розсіяння іонів 14N ядрами 7Li та реакції 7Li(14N, 15N)6Li при енергії Елаб.(14N) = 110 МеВ [3] дисертант самостійно отримав диференціальні перерізи на базі накопиченої в комп'ютері несортованої спектрометричної інформації, виконав комплексний аналіз експериментальних даних за ОМ і МЗКР та приймав активну участь у підготовці статті до друку.
У дослідженні реакції 14С(6Li, 6He)14N при енергії Елаб.(6Li) = 93 МеВ [2, 5 - 7, 9] дисертант приймав активну участь на всіх етапах дослідження (експеримент, отримання експериментальних даних та їх теоретична інтерпретація), також у підготовці праць до друку.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались на Міжнародних конференціях з ядерної спектроскопії та структури атомного ядра в 1994 та 1995 роках, на Міжнародних конференціях з ядерної фізики в 1995 та 1998 роках, на наукових конференціях ІЯД НАН України (1997, 1999 рр.); на наукових семінарах ІЯД НАН України, Інституту ядерної фізики ім. Г. Нєводнічанського (Краків, Польща) та Інституту ядерних досліджень ім. А. Солтана (Варшава, Польща). Публікації.
Основний зміст дисертації викладено в 9 публікаціях, з них три в провідному міжнародному журналі з ядерної фізики Nuclear Physics A. Список публікацій представлено в кінці автореферату.
Структура й обсяг дисертаційної роботи. Дисертація складається із вступу, трьох розділів, висновків, списку літератури з 136 джерел та додатку.
Робота містить 131 сторінку основного тексту та 12 сторінок додатку, 58 ілюстрацій, 9 таблиць в основному тексті та 20 таблиць в додатку.
зміст РОБОТИ
У вступі висвітлено актуальність теми, цілі та задачі роботи, новизну і практичну цінність отриманих результатів, зв'язок з науковими програмами ІЯД НАН України та особистий внесок дисертанта.
Перший розділ присвячено опису експериментальних установок і методик на циклотронах У-240 ІЯД НАН України та У-150 Російського дослідницького центру “Інститут Курчатова”, на яких проводились експерименти. Вимірювання диференціальних перерізів розсіяння та реакцій 6Li(d,Х) і 7Li(14N,Х) при енергіях Еd = 50 МеВ і Елаб.(14N) = 110 МеВ (У-240) виконувались за допомогою Е-Е-спектрометрів з кремнієвими детекторами, а перерізи реакції 14С(6Li,6He)14N при енергії Елаб.(6Li) = 93 МеВ (У-150) вимірювались кремнієвими Е1-Е2-Е-спектрометрами. Наведено схеми реакційних камер, геометрії експериментів та блок-схеми електронних систем вимірювань, а також зразки типових Е Е-, Е AZ2- і Е-спектрів продуктів реакцій.
Методики забезпечували надійну ідентифікацію продуктів реакцій за їх зарядом, про що свідчать двовимірні спектри, та за кінетичною енергією продуктів реакцій для окремих станів ядер, вказаних на рисунках Е-спектрів. Методики уможливили вимірювання диференціальних перерізів ядерних процесів з кутовою роздільною здатністю лаб. < 0,5o. Мінімальне енергетичне розділення обмежувалось розкидом енергії в пучках іонів на мішені, який не перевищував 0,5 %.
В експериментах використовувались напилена на нікельову основу сполука LiF із 90 % збагаченням ізотопом 6Li (мішень 6Li), самопідтримна плівка природнього літію (мішень 7Li із 92,5 % вмістом 7Li), а також самопідтримна мішень 14С із 85 % збагаченням ізотопом 14С.
Описано алгоритми комплексу розроблених автором програм для первинної обробки спектрометричної інформації, аналізу енергетичних спектрів та обчислення диференціальних перерізів ядерних процесів.
У другому розділі подано відомості про експериментальні умови вимірювання диференціальних перерізів ядерних процесів, наведено експериментальні дані та їх похибки. Представлено зразки типових одномірних Е-спектрів продуктів реакцій.
У графічному вигляді наведено нові експериментальні дані диференціальних перерізів:
пружного розсіяння 6Li(d, d)6Li та реакцій 6Li(d, 7Li)p і 6Li(d, 7Be)n при енергії Еd = 50 МеВ для переходів в основні стани ядер 6Li, 7Li і 7Be та на рівні 0,478 МеВ (1/2-) ядра 7Li і 0,429 МеВ (1/2-) ядра 7Be (нерозділені в експерименті з основними станами цих ядер) (3 кутові розподіли);
пружного і непружного розсіяння ядер 14N + 7Li при енергії Елаб.(14N) = 110 МеВ для переходів в основні стани ядер 14N і 7Li та на рівні 3,95 МеВ (1+); 4,92 МеВ (0-) + 5,11 МеВ (2-); 6,204 МеВ (1+) + 6,444 МеВ (3+) і 7,967 МеВ (2-) ядра 14N та на рівні 0,478 МеВ (1/2-); 4,63 МеВ (7/2-); 6,68 МеВ (5/2-) (нерозділені з відповідними станами ядра 14N) і 7,467 МеВ (5/2-) ядра 7Li (5 кутових розподілів);
реакції 7Li(14N, 15N)6Li при енергії Елаб.(14N) = 110 МеВ для переходів в основні стани ядер 15N і 6Li (1 кутовий розподіл);
реакції перезарядки 14C(6Li, 6Нe)14N при енергії Eлаб.(6Li) = 93 МеВ для переходів в основні стани ядер 6Нe і 14N та на рівні 2,31 МеВ (0+, T = 1); 3,95 МеВ (1+); 4,92 МеВ (0-) + 5,11 МеВ (2-); 5,69 МеВ (1-) + 5,83 МеВ (3-); 7,03 МеВ (2+) та 8,49 МеВ (4-) ядра 14N (7 кутових розподілів).
Експериментальні диференціальні перерізи разом з відповідними теоретичними перерізами показано на рис. 1 - 11.
У третьому розділі подано результати аналізу експериментальних даних за оптичною моделлю (ОМ) та методом зв'язаних каналів реакцій (МЗКР). В теоретичних розрахунках для вхідних і вихідних каналів реакцій та розсіяння використовувались оптичні потенціали Вудса-Саксона і кулонівські потенціали рівномірно зарядженої кулі. Спектроскопічні амплітуди нуклонів і кластерів було обчислено в рамках трансляційно-інваріантної моделі оболонок (ТІМО).
Диференціальні перерізи пружного розсіяння дейтронів ядрами 6Li при енергії Ed = 50 МеВ [1] показано на рис. 1. Видно, що потенціальне розсіяння (крива <el>) не описує дані на великих кутах. Задовільний опис експериментальних даних досягається МЗКР-перерізами (крива ) із врахуванням передачі -кластера (крива <>) та двоступінчастих передач d + d, t + p, p + t та n + 3He (крива ts - когерентна сума цих передач), які відіграють важливу роль лише на великих кутах.
З аналізу даних пружного розсіяння ядер 6Li + d отримано набір параметрів оптичного потенціалу взаємодії цих ядер: V = 81,1 МеВ, rv = 0,672 фм, av = 0,622 фм, WD = 10,8 МеВ (поверхневе поглинання), rw = 0,666 фм, aw = 0,738 фм, rc = 0,768 фм.
Рис. 1. Диференціальні перерізи пружного розсіяння дейтронів ядрами 6Li при енергії Еd = 50 МеВ. Криві - МЗКР-перерізи передачі -кластера (крива <>) та потенціального розсіяння (крива <el>). Крива ts - когерентна сума перерізів дво-ступінчастих передач, крива - когерентна сума перерізів всіх процесів
Диференціальні перерізи реакції 6Li(d, 7Li)p при енергії Ed = 50 МеВ для переходу в основний та перший збуджений стан 0,478 МеВ (1/2-) ядра 7Li (нерозділені в експерименті) [1] показано на рис. 2. Криві _ МЗКР-перерізи передач нейтрона та кластерів 5Не, d + t, t + d, + n для основного стану ядра 7Li (крива gs - когерентна сума перерізів цих процесів) та збудженого 0,478 МеВ (1/2-) стану ядра 7Li (крива *). В МЗКР-розрахунках для вхідного каналу реакції 6Li(d, 7Li)p використовувався оптичний потенціал з набором параметрів, отриманим при аналізі пружного розсіяння дейтронів ядрами 6Li, а для вихідного каналу оптичний потенціал розсіяння протонів ядрами 7Li було взято з літератури.
Видно, що некогерентна сума МЗКР-перерізів для основного та першого збудженого станів ядра 7Li задовільно описує експериментальні дані.
Рис. 2. Диференціальні перерізи реакції 6Li(d, 7Li)p при енергії Еd = 50 МеВ для переходів в основний (3/2-) + 0,478 МеВ (1/2-) збуджений стани ядра 7Li. Криві gs та * - когерентні суми МЗКР-перерізів одно- і двоступінчастих передач для переходів в основний та збуджений стани ядра 7Li відповідно, - некогерентна сума перерізів цих переходів
Диференціальні перерізи реакції 6Li(d, 7Ве)n при енергії Ed = 50 МеВ для переходу в основний та перший збуджений стан 0,429 МеВ (1/2-) ядра 7Be (нерозділені в експерименті) [1] показано на рис. 3.
Криві _ МЗКР-перерізи передач протона та кластерів 5Li, d+3Не, 3Не+d, +р для основного стану ядра 7Ве (крива gs - когерентна сума перерізів цих процесів) та збудженого 0,429 МеВ (1/2-) стану ядра 7Ве (крива *). В МЗКР-розрахунках для вхідного каналу реакції 6Li(d, 7Ве)n використовувався оптичний потенціал з набором параметрів, отриманим при аналізі пружного розсіяння дейтронів ядрами 6Li, а для вихідного каналу реакції 6Li(d, 7Ве)n було використано оптичний потенціал розсіяння 7Li + р, як і для реакції 6Li(d, 7Li)p.
Рис. 3. Диференціальні перерізи реакції 6Li(d, 7Ве)n при енергії Еd = 50 МеВ для переходів в основний (3/2-) + 0,429 МеВ (1/2-) збуджений стани ядра 7Ве. Криві gs та * - когерентні суми МЗКР-перерізів одно- і двоступінчастих процесів для переходів в основний та збуджений стани ядра 7Ве відповідно, - некогерентна сума перерізів цих переходів.
Видно, що некогерентна сума МЗКР-перерізів для основного та першого збудженого станів ядра 7Ве задовільно описує експериментальні дані. Реакції 6Li(d, 7Li)p і 6Li(d, 7Ве)n зарядосиметричні. В даному випадку згідно із положенням про зарядову симетрію ядерної взаємодії при рівності кулонівської взаємодії та кінетичних енергій у вихідних каналах диференціальні перерізи цих реакцій повинні бути однаковими, тобто асиметрія
, (1)
диференціальних перерізів і цих реакцій має бути незначною. Цю асиметрію для експериментальних даних (точки) та МЗКР-перерізів (крива) показано на рис. 4. Оскільки в МЗКР-розрахунках точно враховано кулонівську взаємодію та кінетичні енергії продуктів реакцій, то при справедливості положення про зарядову симетрію асиметрія А() МЗКР-перерізів повинна задовільно описати асиметрію експериментальних даних, що і спостерігається на рис. 4. Тобто в даних реакціях не спостерігається порушення положення про зарядову симетрію в зарядосиметричних реакціях.
Рис. 4. Асиметріядиференціальних перерізів реакцій 6Li(d, 7Li)p та 6Li(d, 7Be)n при енергії Еd = 50 МеВ. Крива - асиметрія МЗКР-перерізів цих реакцій
Диференціальні перерізи пружного розсіяння іонів 14N ядрами 7Li при енергії Eлаб.(14N) = 110 МеВ [3] показано на рис. 5 в абсолютних одиницях та у відношенні до резерфордівського розсіяння. Видно значний ріст перерізів на великих кутах (аномальне розсіяння на великі кути - АРВК), який був предметом ретельного дослідження в даній роботі. Оптична модель неспроможна описати експериментальні дані на великих кутах (крива <OM>).
Для опису АРВК в МЗКР-розрахунках досліджувались вклади в експериментальні дані одно- і двоступінчастих передач кластерів 7Ве, 3Не + , t + 4Li, p + 6Li, n + 6Be, d + 5Li, n n (послідовний обмін нейтронами), р р тощо. Серед них найбільші перерізи мають послідовні обміни нейтронами (крива <nn> на рис. 5) та протонами (крива <рр>). Проте МЗКР-перерізи цих процесів також незначні.
Рис. 5. Диференціальні перерізи пружного розсіяння ядер 7Li + 14N при енергії Eлаб.(14N) = = 110 МеВ [3]. Криві - перерізи ОМ (крива <OM>) та МЗКР для обмінів нейтронами (крива <nn>) і протонами (крива <pp>), процесів реорієнтації ядер 7Li (крива <7Li-reor>) і 14N (крива <14N-reor>). Суцільні криві - когерентні суми потен-ціального розсіяння та процесу реорієнтації ядра 7Li. Крива <0.48> _ МЗКР-перерізи для переходу на рівень 0,478 МеВ ядра 7Li
Для опису АРВК, крім реакцій передач, було досліджено вклади процесів реорієнтації ядер 7Li (крива <7Li-reor> на рис. 5) та 14N (крива <14N-reor>), квадрупольні деформації 2 яких було визначено з МЗКР-аналізу непружного розсіяння ядер 7Li + 14N (2 = 1,2 фм для 7Li і 2 = 0,1 фм для 14N). Видно, АРВК пружного розсіянння ядер 7Li + 14N обумовлено процесом реорієнтації ядра 7Li (крива <7Li-reor>). Когерентна сума цього процесу та потенціального розсіяння (суцільні криві) задовільно описує експериментальні дані в усьому кутовому діапазоні.
З комплексного аналізу експериментальних даних пружного розсіяння ядер 7Li + 14N при енергії Eлаб.(14N) = 110 МеВ (Ес.ц.м. = 36,67 МеВ) [3] та літературних даних цього розсіяння при Ес.ц.м = 24 МеВ, а також пружного розсіяння ядер 6Li + 14N при енергіях Ес.ц.м = 5,85 і 22,4 МеВ отримано набори параметрів оптичних потенціалів взаємодії ядер 6,7Li + 14N, які представлено на рис. 6 (точки).
Для опису енергетичної залежності цих параметрів використано функції Хі(Е, П) = {V0, WS, WCRC, aV, aW, rV, rW} з набором параметрів П = {Хіmin, Хіmax, EXi, EXi}:
(2)
де E=Eс.ц.м.,
(3)
(4)
(5)
Підгонкою набору параметрів П функцій Хі(Е) отримано один із варіантів енергетичної залежності параметрів оптичного потенціалу взаємодії ядер 6,7Li + 14N (криві на рис. 6), який може служити основою для подальших досліджень цієї залежності.
Рис. 6. Енергетична залежність параметрів оптичного потенціалу взаємодії ядер 6,7Li + 14N. Криві - функції Хі(Е, П) з оптимальним набором параметрів П = {Хіmin, Хіmax, EXi, EXi}
На рис. 7 показано диференціальні перерізи непружного розсіяння ядер 7Li + 14N при енергії Eлаб.(14N) = 110 МеВ для переходів на рівень 3,95 МеВ (1+) ядра 14N (верхня панель) та на нерозділені в експерименті рівні 4,92 МеВ (0-) + 5,11 МеВ (2-) (14N) + 4,63 МеВ (7/2-) (7Li) ядер 14N і 7Li [3].
Для опису експериментальних даних за МЗКР використано ротаційні переходи
, (6)
де _ мультипольність переходу , _ параметр деформації ядра, U(r) - оптичний потенціал.
При оптимально підібраних значеннях параметрів деформації ядер 7Li (2 = 1,2 фм) та 14N (1 = 0,4 фм, 2 = 0,1 фм, 3 = 1,0 фм,) досягнуто задовільного опису експериментальних даних МЗКР-перерізами, показаними на рис. 7 суцільними кривими.
Як і для пружного розсіяння ядер 7Li + 14N, вклади реакцій передач в експериментальні дані каналів непружного розсіяння незначні (крива <nn>). Про важливість зв'язку каналів свідчить значна відмінність перерізів одноканального наближення (крива <off-CC)>) від МЗКР-перерізів (суцільна крива на верхній панелі рис. 7).
Рис. 7. Диференціальні перерізи непружного розсіяння ядер 7Li + 14N при енергії Елаб.(14N) = 110 МеВ для переходів на рівень 3,95 МеВ (1+) ядра 14N (верхня панель) та на рівні 4,92 МеВ (0-) + 5,11 МеВ (2-) + 4,63 МеВ (7/2-) ядер 14N і 7Li. Криві - МЗКР-перерізи обміну нейтронами (крива <nn>) та ротаційних переходів. Крива <off-CC)> _ перерізи одно-канального наближення
На рис. 8 показано диференціальні перерізи непружного розсіяння ядер 7Li + 14N при енергії Eлаб.(14N) = 110 МеВ для переходів на рівні 6,20 МеВ (1+) + 6,44 МеВ (3+) (14N) + 6,68 МеВ (5/2-) (7Li) ядер 7Li і 14N (верхня панель) та на рівень 7,47 МеВ (5/2-) ядра 7Li (крива <7.47>) і рівень 7,97 МеВ (2-) ядра 14N (крива <7.97>) (нижня панель) [3]. Криві зображають МЗКР-перерізи для ротаційних переходів (6) при вищенаведених значеннях параметрів деформації ядер 7Li і 14N. Видно, що МЗКР-перерізи задовільно описують експериментальні дані.
Таким чином, в результаті дослідження пружного і непружного розсіяння ядер 7Li та 14N отримано нові експериментальні дані при енергії Eлаб.(14N) = 110 МеВ, набори параметрів оптичних потенціалів при різних енергіях, параметри деформації цих ядер та відомості про механізм аномального розсіяння на великі кути (процес реорієнтації ядра 7Li) і незначні вклади реакцій передач в експериментальні дані. Останнє свідчить, що кластерні властивості ядра слабо проявляються у взаємодії ядер 7Li + 14N.
Рис. 8. Диференціальні перерізи непружного розсіяння ядер 7Li + 14N при Eлаб.(14N) = 110 МеВ для переходів на рівні 6,20 МеВ (1+) + 6,44 МеВ (3+) + + 6,68 МеВ (5/2-) ядер 14N і 7Li (верхня панель) та на рівні 7,98 МеВ (2-) ядра 14N і 7,47 МеВ (5/2-) ядра 7Li (нижня панель). Криві - МЗКР-перерізи ротаційних переходів
Диференціальні перерізи реакції 7Li(14N, 15N)6Li при Елаб.(14N) = 110 МеВ [3] представлено на рис. 9.
В рамках МЗКР досліджено вклади в експериментальні дані передач нейтрона (крива <n>), 8Ве-кластера (крива <8Be>) та послідовних передач кластерів та нуклонів: + (крива <>), p d (крива <pd>) та d p (крива <dp>). Видно, що в даній реакції домінує передача нейтрона, що уможливило отримання параметрів оптичного потенціалу взаємодії ядер 15N + 6Li шляхом варіації параметрів оптичного потенціалу вихідного каналу в МЗКР-розрахунках.
Рис. 9. Диференціальні перерізи реакції 7Li(14N, 15N)6Li при енергії Елаб.(14N) = 110 МеВ [3]. Криві - МЗКР-перерізи передач нейтрона (крива <n>), 8Be-кластера (крива <8Be>), та послідовних передач кластерів (крива <>), p d (крива <pd>) і d p (крива <dp>)
З метою встановлення кластерних властивостей ядер 6Li і 6Нe, подібності та відмінності їх структури в даній роботі досліджувалась реакція перезарядки 14C(6Li, 6Нe)14N.
Диференціальні перерізи реакції 14C(6Li, 6Нe)14N при енергії Елаб.(6Li) = 93 МеВ для переходів в основні стани ядер 6Нe і 14N та на рівні 2,31 МеВ (0+, T = 1); 3,95 МеВ (1+); 4,92 МеВ (0-) + 5,11 МеВ (2-); 5,69 МеВ (1-) + 5,83 МеВ (3-); 7,03 МеВ (2+) та 8,49 МеВ (4-) ядра 14N [2] показано на рис. 10 і 11.
Рис. 10. Диференціальні перерізи реакції 14C(6Li, 6He)14N при енергії Елаб.(6Li) = 93 МеВ для переходів в основні стани ядер 6He і 14N та на збуджені рівні ядра 14N. Криві - теоретичні перерізи прямої перезарядки ядра 6Li (крива <dir>) та МЗКР-перерізи послідовних нуклонних передач (криві <np+pn>. Суцільні криві - некогерентні суми обох процесів.
Рис. 11. Диференціальні перерізи реакції 14C(6Li, 6He)14N при енергії Елаб.(6Li) = 93 МеВ для переходів на рівні 2,313 МеВ (0+), 5,69 МеВ (1-) + 5,832 МеВ (3-) та 7,028 МеВ (2+) ядра 14N. Криві -МЗКР-перерізи послідовних передач нейтрона + протона (криві np), протона + нейтрона (криві pn) та когерентна сума цих перерізів (суцільні криві np+pn)
Прямий механізм перезарядки 6Li 6He відбувається шляхом -мезонного обміну між протонами і нейтронами. У борнівському наближенні деформованих хвиль (БНДХ) цей механізм забезпечується спін-ізоспіновими компонентами ядерної взаємодії. Тому реакції перезарядки набули широкого застосування для дослідження цих компонент ядерної взаємодії. Амплітуда (сила) цих компонент визначається шляхом нормування БНДХ-перерізів реакцій перезарядки до експериментальних даних. Достовірність такого визначення амплітуд спін-ізоспінової взаємодії залежить від вкладу прямого механізму перезарядки в експериментальні дані реакції.
Реакція перезарядки може відбуватись і непрямим механізмом - протон-нейтронним обміном. Роль цього двоступінчастого механізму в реакціях перезарядки ще недостатньо вивчена. Дана робота, в якій досліджується відносна роль прямого і непрямого механізму перезарядки, належить до одних з перших такого типу.
На рис. 10 представлені диференціальні перерізи реакції 14C(6Li, 6He)14N для переходів з можливими прямими і непрямими механізмами. Кривими <dir> показано БНДХ-перерізи прямої перезарядки. Видно, що цей механізм домінує лише на малих кутах с.ц.м. < 40o. На більших кутах значний вклад в експериментальні дані вносить непрямий механізм перезарядки. Для деяких переходів (стани 4,92 МеВ (0-), 5,11 МеВ (2-), 8,49 МеВ (4-) ядра 14N) на малих кутах цей механізм відіграє таку ж роль, як і прямий, а тому без врахування непрямого механізму перезарядки неможливо достовірно оцінити амплітуду спін-ізоспінової взаємодії.
На рис. 11 показано диференціальні перерізи реакції 14С(6Li,6He)14N* при енергії Елаб.(6Li) = 93 МеВ для переходів на рівні 2,313 МеВ (0+), 5,69 МеВ (1-) + 5,832 МеВ (3-) та 7,028 МеВ (2+) ядра 14N. Для цих переходів прямий механізм перезарядки неможливий, а тому ці диференціальні перерізи служать надійною експериментальною основою для встановлення ролі двоступінчастих нуклонних передач. З рис. 11 видно, МЗКР-перерізи задовільно описують експериментальні дані.
В підсумковому розділі подано основні результати та висновки дисертаційної роботи.
У додатку вміщено таблиці отриманих експериментальних даних для кутових розподілів реакцій.
ВИСНОВКИ
Отримано нові експериментальні дані кутових розподілів пружного розсіяння дейтронів ядрами 6Li та реакцій 6Li(d,7Li)p i 6Li(d,7Be)n при енергії Еd = 50 МеВ. В рамках методу зв'язаних каналів реакцій (МЗКР) для даних реакцій вперше досліджена відносна роль передачі важких кластерів та двоступінчастих послідовних передач легких кластерів. Встановлено, що вклади одно- і двоступінчастих передач близькі за величиною, в основному, на великих кутах. З аналізу даних за оптичною моделлю (ОМ) та МЗКР отримано набір параметрів оптичного потенціалу (ОП) для взаємодії ядер 6Li + d.
Для реакцій 6Li(d,7Li)p та 6Li(d,7Be)n досліджено зарядову симетрію. Встановлено, що спостережувану в експерименті асиметрію кутових розподілів можна пояснити кінематичними факторами без припущення про порушення зарядової симетрії в нуклон-ядерній взаємодії.
Отримано нові експериментальні дані кутових розподілів пружного і непружного розсіяння іонів 14N ядрами 7Li при енергії Елаб.(14N) = 110 МеВ для переходів в основні та збуджені стани ядер 14N і 7Li з енергіями рівнів 3,95 МеВ (1+) (14N); 4,92 МеВ (0-) + 5,11 МеВ (2-) (14N) + 4,63 МеВ (7/2-) (7Li); 6,204 МеВ (1+) + 6,444 МеВ (3+) (14N) + 6,68 МеВ (5/2-) (7Li); 6,204 МеВ (1+) + 6,444 МеВ (3+) (14N); 7,967 МеВ (2-) (14N) та 7,467 МеВ (7Li). З аналізу даних в рамках МЗКР та оптичної моделі отримано енергетично-залежні набори параметрів ОП для взаємодії ядер 7Li + 14N та параметри деформації ядер 7Li і 14N.
Використовуючи отримані в даній роботі та літературні експериментальні дані розсіяння ядер 6,7Li + 14N при енергіях Ес.ц.м. = 5,85 _ 36,67 МеВ, вперше встановлено для взаємодії цих ядер енергетичну залежність параметрів ОП Вудса-Саксона з врахуванням дисперсійного звязку між дійсною та уявною частинами ОП.
Вперше встановлено, що аномально велике пружне розсіяння іонів 14N з енергією Елаб.(14N) = 110 МеВ ядрами 7Li на великі кути обумовлене процесом реорієнтації ядра 7Li.
Отримано нові експериментальні дані кутових розподілів реакції 7Li(14N,15N)6Li при енергії Елаб.(14N) = 110 МеВ. В рамках МЗКР встановлено, що в повному кутовому діапазоні дана реакція обумовлена, в основному, передачею нейтрона. Вклади двоступінчастих процесів мізерні.
Отримано нові експериментальні дані кутових розподілів реакції перезарядки 14C(6Li,6Нe)14N при енергії Елаб.(6Li) = 93 МеВ для переходів в основні стани ядер 6Нe і 14N та у стани ядра 14N з енергіями збудження 2,31 МеВ (0+, T = 1); 3,95 МеВ (1+, T = 0); 4,92 МеВ (0-) + 5,11 МеВ (2-); 5,69 МеВ (1-) + 5,83 МеВ (3-); 7,03 МеВ (2+) та 8,49 МеВ (4-).
В рамках одноканального методу деформованих хвиль (МДХ) та МЗКР встановлено, що в реакції 14C(6Li,6Нe)14N прямий обмін між нуклонами зарядженими -мезонами домінує лише в обмеженому діапазоні малих кутів. В області кутів с.ц.м. > 30о значну роль відіграють процеси послідовних передач нуклонів. Ці процеси домінують в усьому дослідженому діапазоні кутів для переходів в стани ядра 14N з енергіями збудження 2,31 МеВ (0+, T = 1); 5,69 МеВ (1-) і 5,83 МеВ (3-) та 7,03 МеВ (2+).
Для виконання комплексу робіт з обробки та аналізу всієї сукупності спектрометричної експериментальної інформації на персональних комп'ютерах створено систему нових програм та алгоритмів, а також виконано комплекс методичних робіт для вимірювання кутових розподілів реакції перезарядки 14С(6Li,6He)14N на циклотроні У-150.
Публікації
Rudchik A.T., Budzanowski A., Koshchy E.I., Gіowacka L., Mashkarov Yu.G., Makowska-Rzeszutko M., Pirnak Val.M., Siudak R., Szczurek A., Turkiewicz J., Uleshchenko V.V., Ziman V.A. One- and two-step processes in the 6Li(d,6Li), (d,7Li) and (d,7Be) reactions at Ed = 50 MeV // Nuclear Physics A. - 1996. - 602. - P. 211 - 224.
Sakuta S.B., Glukhov Yu.A., Rudchik A.T., Pirnak Val.M., Budzanowski A., Kliczewski S., Siudak R., Szczurek A. Direct charge-exchange versus sequential nucleon transfer in the 14C(6Li, 6He)14N reaction at 93 MeV // Nuclear Physics A. - 1998. - 639. - P. 599 - 614.
Rudchik A.T., Pirnak Val.M., Budzanowski A., Szczurek A., Chernievsky V.K., Gіowacka L., Kliczewski S., Koshchy E.I., Mokhnach A.V., Siudak R., Skwirczyсska I., Turkiewicz J., Ziman V.A. Direct versus exchange processes in the reactions 7Li(14N, 14,15N) at 110 MeV // Nuclear Physics A. - 2002. - 700. - P. 25-41.
Budzanowski A., Makowska-Rzeszutko M., Siudak R., Szczurek A., Rudchik A.T., Pirnak Val.M., Uleshchenko V.V., Ziman V.A., Koshchy E.I., Mashkarov Yu.G., Gіowacka L., Turkiewicz J. One- and two-step processes in the 6Li(d,6Li), (d,7Li) and (d,7Be) reactions at Ed = 50 MeV // The Henryk Newodniczanski Institute of Nuclear Physics. - Krakow, Poland. - Annual Report - 1995. - P. 2 - 3.
Подобные документы
Природа ядерних реакцій, їх поріг і механізм. Штучне перетворення ядер одних хімічних елементів в ядра інших. Реакції ділення та ланцюгова реакція. Використання ядерної енергії. Термоядерні реакції та енергія зірок. Керований термоядерний синтез.
реферат [61,2 K], добавлен 12.04.2009Изучение деления ядер, открытие цепных реакций на деление ядер урана. Создание ядерных реакторов, ядерной энергетики и оружия. Термоядерный синтез легких ядер в звездах. Что должен знать физик-ядерщик. Общие клинические проявления лучевой болезни.
реферат [16,7 K], добавлен 14.05.2011Дослідження кристалів ніобіту літію з різною концентрацією магнію. Використання при цьому методи спонтанного параметричного розсіяння і чотирьох хвильове зміщення. Розробка методики чотирьох хвильового зміщення на когерентне порушуваних поляритонах.
курсовая работа [456,8 K], добавлен 18.10.2009Изучение строения атомов и их ядер. Исследование постулатов Борна и выявление преимуществ и недостатков планетарной модели атома Резерфорда. Процесс деления тяжелых ядер и раскрытие понятия радиоактивности. Неуправляемая и управляемая цепная реакция.
контрольная работа [35,7 K], добавлен 26.09.2011Виды бета-распад ядер и его характеристики. Баланс энергии при данном процессе. Массы исходного и конечного атомов, их связь с массами их ядер. Энергетический спектр бета-частиц, роль нейтрино. Кулоновское взаимодействие между конечным ядром и электроном.
контрольная работа [133,4 K], добавлен 22.04.2014Вивчення фізичної сутності поняття атомного ядра. Енергія зв’язку і маса ядра. Електричні і магнітні моменти ядер. Квантові характеристики ядер. Оболонкова та ротаційні моделі ядер. Надтекучість ядерної речовини. Опис явищ, що протікають в атомних ядрах.
курсовая работа [50,2 K], добавлен 07.12.2014Взаимодействие между нуклонами. Особенности ядерных сил. Способы освобождения ядерной энергии: деление тяжёлых ядер и синтез лёгких ядер. Устройство, в котором поддерживается реакция их деления. Накопление радиоактивных элементов в организме человека.
презентация [8,5 M], добавлен 16.12.2014Основные принципы распределения ядер по группам и квазиоболочкам. Особенности расположения нуклонов в ядрах. Радиоактивность и деление ядер. Синтез ядерных моделей. Сравнительная характеристика предложенной модели ядра с другими ядерными моделями.
книга [3,7 M], добавлен 12.11.2011Нейтронная спектроскопия как уникальный метод исследования атомных ядер. Резонансный характер возбужденных состояний компаунд-ядер. Анализ спектрометра нейтронов по времени пролёта. Расчет Нейтронных сечений по формуле Брейта-Вигнера. Установка ИРЕН.
курсовая работа [6,9 M], добавлен 12.12.2013Поняття радіоактивності. Різниця між радіоактивністю і розпадом "компаунд"-ядер, утворених дією деяких елементарних частинок на стабільні ядра. Закономірності "альфа" і "бета" розпаду. Гамма-випромінювання ядер не є самостійним видом радіоактивності.
реферат [154,4 K], добавлен 12.04.2009